RF-IDraw: Virtual Touch Screen in the Air Deepak Vasisht - - PowerPoint PPT Presentation

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rf idraw virtual touch screen in the air
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May 24, 2023 26 likes •458 views

RF-IDraw: Virtual Touch Screen in the Air Deepak Vasisht Jue Wang, Dina Katabi How Do We Get Virtual Touch Screens? How Do We Get Virtual

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RF-­‑IDraw: ¡Virtual ¡Touch ¡Screen ¡ in ¡the ¡Air ¡

Deepak ¡Vasisht ¡ Jue ¡Wang, ¡Dina ¡Katabi ¡

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How ¡Do ¡We ¡Get ¡Virtual ¡Touch ¡Screens? ¡

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Use ¡RF-­‑localizaFon ¡to ¡track ¡the ¡RFIDs ¡

But ¡… ¡accuracy ¡is ¡not ¡enough ¡… ¡

How ¡Do ¡We ¡Get ¡Virtual ¡Touch ¡Screens? ¡

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How ¡Do ¡We ¡Get ¡Virtual ¡Touch ¡Screens? ¡

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LocalizaFon ¡with ¡Antenna ¡Arrays ¡

Wireless ¡ Source ¡ Antenna ¡Array ¡ Receiver ¡

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LocalizaFon ¡with ¡Antenna ¡Arrays ¡

Array’s ¡ ¡beam ¡ ¡ points ¡to ¡ source ¡ Antenna ¡Array ¡ Receiver ¡

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LocalizaFon ¡with ¡Antenna ¡Arrays ¡

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Loca%on ¡ Uncertainty ¡

LocalizaFon ¡with ¡Antenna ¡Arrays ¡

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LocalizaFon ¡with ¡Antenna ¡Arrays ¡

More ¡Antennas ¡ ¡ à ¡Less ¡uncertainty ¡

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LocalizaFon ¡with ¡Antenna ¡Arrays ¡

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LocalizaFon ¡with ¡Antenna ¡Arrays ¡

Not ¡pracFcal! ¡

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RF-­‑IDraw ¡

  • Enables ¡virtual ¡touch ¡screens ¡in ¡the ¡air ¡
  • MoFon ¡tracking ¡to ¡within ¡3.7cm ¡
  • Rich ¡interface ¡that ¡recognizes ¡words ¡wriXen ¡in ¡

the ¡air ¡

  • Works ¡with ¡standard ¡RFIDs ¡and ¡RFID ¡readers ¡
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How ¡Does ¡it ¡Work? ¡

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Ambiguity-­‑ResoluFon ¡Tradeoff ¡

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Antenna ¡spacing ¡is ¡λ/2, ¡ ¡ ¡λ ¡is ¡the ¡wavelength ¡ ¡

Ambiguity-­‑ResoluFon ¡Tradeoff ¡

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Ambiguity-­‑ResoluFon ¡Tradeoff ¡

¡Spacing ¡is ¡λ ¡ Ambiguity ¡ Higher ¡resoluFon ¡

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¡8 ¡λ ¡ Ambiguity-­‑ResoluFon ¡Tradeoff ¡

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Ambiguity-­‑ResoluFon ¡Tradeoff ¡

Ambiguity ¡in ¡posiFon ¡ Low ¡resoluFon ¡ High ¡resoluFon ¡ No ¡ambiguity ¡

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RF-­‑IDraw: ¡MulF-­‑ResoluFon ¡Array ¡

¡8 ¡λ ¡ λ/2 ¡

Narrowly ¡spaced ¡and ¡widely ¡spaced ¡antennas ¡ create ¡an ¡overlay ¡of ¡mulF-­‑resoluFon ¡beams. ¡ Use ¡fewer ¡antennas, ¡but ¡place ¡them ¡smartly ¡

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LocalizaFon ¡

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LocalizaFon ¡

Are ¡we ¡done? ¡

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Let’s ¡Try ¡

Accuracy ¡~ ¡15cm ¡

Errors ¡are ¡random ¡and ¡don’t ¡preserve ¡the ¡shape ¡

  • f ¡the ¡trajectory. ¡
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Noiseless ¡Scenario ¡

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Noiseless ¡Scenario ¡

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Noiseless ¡Scenario ¡

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Impact ¡of ¡Noise ¡

Incorrect ¡ beams ¡

Mistaken ¡ locaFon ¡

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Impact ¡of ¡Noise ¡

Want ¡errors ¡to ¡be ¡systemaFc ¡–i.e., ¡they ¡may ¡ move ¡the ¡trajectory ¡but ¡preserve ¡its ¡shape ¡

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Idea: ¡SFck ¡with ¡your ¡choices ¡

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Idea: ¡SFck ¡with ¡your ¡choices ¡

Incorrect ¡ beams ¡

Mistaken ¡ locaFon ¡

SFcking ¡with ¡a ¡beam, ¡even ¡if ¡it ¡is ¡not ¡in ¡the ¡exact ¡ locaFon, ¡causes ¡systemaFc ¡errors ¡

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Performance ¡Results ¡

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ImplementaFon ¡

  • ThingMagic ¡RFID ¡Readers ¡

– Reader ¡ ¡has ¡4 ¡antennas ¡ – Used ¡two ¡readers ¡

¡

  • Alien ¡Squiggle ¡RFID ¡Tags ¡

¡

  • Baseline: ¡2 ¡Antenna ¡arrays ¡with ¡4 ¡antennas ¡each ¡
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Setup ¡

  • Ground ¡Truth: ¡VICON ¡moFon ¡capture ¡system ¡

¡ ¡ ¡

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Example ¡

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Examples ¡

“Jue” ¡ “Clear” ¡ 4 ¡cm ¡wide ¡

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Metric: ¡Absolute ¡PosiFoning ¡Error ¡

Ground ¡truth ¡

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Absolute ¡PosiFoning ¡Error ¡

0 ¡ 0.2 ¡ 0.4 ¡ 0.6 ¡ 0.8 ¡ 1 ¡ 0 ¡ 1 ¡ 2 ¡ 3 ¡ 4 ¡ RF-­‑IDraw ¡ Antenna ¡Arrays ¡ PosiFoning ¡error ¡(in ¡m) ¡ CDF ¡

19cm ¡ 42cm ¡

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Metric: ¡Trajectory ¡Error ¡

Ground ¡truth ¡

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0 ¡ 0.2 ¡ 0.4 ¡ 0.6 ¡ 0.8 ¡ 1 ¡ 0 ¡ 0.5 ¡ 1 ¡ 1.5 ¡ 2 ¡ 2.5 ¡ 3 ¡

Antenna ¡Arrays ¡ RF-­‑IDraw ¡

Trajectory ¡Error ¡

40.8cm ¡ 3.7cm ¡

Trajectory ¡Error ¡(in ¡m) ¡ CDF ¡

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Virtual ¡Touch ¡Screen ¡ApplicaFon ¡

  • 5 ¡users ¡wrote ¡150 ¡words ¡
  • Words ¡used ¡as ¡touch ¡gestures ¡on ¡Android ¡

using ¡MonkeyRunner ¡API ¡

  • Word ¡recogniFon ¡using ¡MyScript ¡Stylus ¡app ¡
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Example ¡

Antenna ¡Arrays ¡ RF-­‑IDraw ¡

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Character ¡RecogniFon ¡Rate ¡

98% ¡ 97.60% ¡ 97.30% ¡ 4.20% ¡ 3.70% ¡ 0.40% ¡ 0% ¡ 20% ¡ 40% ¡ 60% ¡ 80% ¡ 100% ¡

2m ¡ 3m ¡ 5m ¡ RF-­‑IDraw ¡ Antenna ¡Arrays ¡ Distance ¡from ¡Source ¡ ¡(in ¡m) ¡ Character ¡RecogniFon ¡Rate(%) ¡

RF-­‑IDraw ¡delivers ¡accurate ¡virtual ¡touch ¡screens ¡

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Related ¡Work ¡

  • RF-­‑based ¡localiza%on ¡ ¡

– Witrack ¡[NSDI,14], ¡WiSee ¡[Mobicom’14], ¡ArrayTrack ¡[NSDI’13], ¡ PinPoint ¡[NSDI’13], ¡PinIt ¡[SIGCOMM’13], ¡Zee ¡[MobiCom’12], ¡ PinLoc ¡[MobySys’12], ¡FM-­‑based ¡[MobySys’12], ¡EZ ¡ [MobiCom’10], ¡…. ¡

  • Kinect ¡and ¡vision-­‑based ¡gesture ¡recogni%on ¡

– ¡Zhang ¡et ¡al ¡[IEEE ¡MulFmedia’13], ¡Murata ¡et ¡al ¡[IJDSN’14] ¡, ¡Yin ¡ et ¡al ¡[IEEE ¡VL/HCC’14] ¡

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Conclusion ¡

  • RF-­‑IDraw ¡the ¡first ¡wireless ¡system ¡that ¡enables ¡

virtual ¡touch ¡screens ¡on ¡the ¡air ¡

  • It ¡focuses ¡on ¡trajectory ¡tracking ¡as ¡opposed ¡to ¡

point-­‑by-­‑point ¡localizaFon ¡

  • It ¡introduces ¡the ¡concept ¡of ¡mulF-­‑resoluFon ¡

arrays ¡ ¡

  • Its ¡design ¡applies ¡beyond ¡RFIDs ¡to ¡other ¡wireless ¡

technologies ¡– ¡e.g., ¡WiFi ¡